DE102010060932A1 - Aero-acoustic wind tunnel has sound-damping structure comprising blade profiles with soft profile surfaces, such that cross-sectional areas of blade profiles in flow direction are set more than that of areas before bisection
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Aero-acoustic wind tunnel has sound-damping structure comprising blade profiles with soft profile surfaces, such that cross-sectional areas of blade profiles in flow direction are set more than that of areas before bisection

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G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING STRUCTURES OR APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR

G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels

G01M9/02—Wind tunnels

G01M9/04—Details

Abstract

The wind tunnel has measuring section with closed deflection corners (6) and blower having current feedback tube (2). A sound-damping structure (14) arranged in deflection corner, has blade profiles (18) with soft profile surfaces (30), such that cross-sectional areas of blade profiles in flow direction (21) are set to 50% more than that of areas before bisection.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Windkanal, in dem akustische Untersuchungen an in die Messstrecke eingebrachten Modellen möglich sind und der entsprechend im Betrieb selbst ausreichend leise ist. In particular, the invention relates to a wind tunnel, in which acoustic investigations in the measuring section introduced models are possible and which is sufficiently soft such in the business himself.Ein derartiger Windkanal wird auch als aeroakustischer Windkanal bezeichnet. Such a wind tunnel is also called aero-acoustic wind tunnel.

[0003]

Eine zwischen einer Düse an einem Ende und einem Diffusor am anderen Ende der Stromrückführungsröhre angeordnete Messstrecke des Windkanals kann offen oder geschlossen, dh seitlich begrenzt, sein. Disposed between a nozzle on one end and a diffuser at the other end of the current return tube test section of the wind tunnel, can be open or closed, that is delimited laterally.

Kern der Erfindung ist eine spezielle Gestaltung der Schaufelprofile der Schalldämpferkulissen in den Umlenkecken des erfindungsgemäßen Windkanals. Essence of the invention is a special configuration of the blade profiles of the silencers in the turning vanes of the wind tunnel invention.Dabei werden vorzugsweise mehrere der Merkmale verwirklicht, die nachfolgende im Einzelnen dargestellt werden. Preferably more of the features can be realized, which are illustrated below in detail.Die Reihenfolge der Darstellung entspricht dabei der Wertigkeit dieser Merkmale nach ihrer akustischen und aerodynamischen Beurteilung hinsichtlich des erzielten Ergebnisses einer hohen akustischen Bedämpfung ohne aerodynamische Beeinträchtigung. The order of presentation corresponds to the valence of these features according to their acoustic and aerodynamic judgment as to the obtained result of a high acoustic damping without aerodynamic disturbance.Diese Reihenfolge spiegelt sich auch in der Abfolge der Patentansprüche wider. This sequence is also reflected in the sequence of the claims.Eine optimale Gestaltung der Schalldämpferkulissen in den Umlenkecken der Stromrückführungsröhre wird bei Verwirklichung aller hier geschilderten Merkmale erreicht. An optimal design of the silencers in the turning vanes of the current return tube is achieved at achieving all the features described here.Für einen guten Effekt, der eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellt, reicht auch die Verwirklichung einer Mehrheit dieser Merkmale aus. For a good effect, which is a significant improvement over the prior art, the realization of a majority of these characteristics is sufficient.Dabei kann auch unter Weglassen des kennzeichnenden Merkmals des Patentanspruchs 1 ein erheblicher Vorteil erzielt werden, obwohl das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 von allen Merkmalen grundsätzlich als das Wichtigste angesehen wird. Here, a significant advantage can also be achieved by omitting the characterizing feature of claim 1, although the characterizing feature of claim 1 of all the features is generally regarded as the most important.

Vorzugsweise sind die mittleren Krümmungen der Skelettlinien der Schaufelprofile in Anströmrichtung vor der Winkelhalbierenden sogar um mindestens 20% größer als die mittleren Krümmungen der Skelettlinien der Schaufelprofile in Anströmrichtung hinter der Winkelhalbierenden. Preferably, the average curvatures of the skeleton line of the blade profiles in the flow direction in front of the bisector are even at least 20% greater than the average curvatures of the skeleton line of the blade profiles in the flow direction behind the bisector.

[0016]

Winkel zwischen einem Verlauf der Stromrückführungsröhre bzw. dem daraus resultierenden Verlauf der Anströmung der Schalldämpferkulisse in der jeweiligen Umlenkecke und den Skelettlinien an Vorderkanten der Schaufelprofile betragen mindestens 5°. Angle between a course of the current return tube or the resulting course of the flow against the sound-damping structure in the respective deflecting corner and the skeleton lines at the leading edge of the blade profiles of at least 5 °.Vorzugsweise liegen diese Winkel in einem Bereich von 10–20°. Preferably, these angles are in a range of 10-20 °.In jedem Fall sind diese Winkel deutlich von null verschieden. In any case, these angles are significantly different from zero.Damit verlaufen die Skelettlinien am Eintritt der Strömung in die Schalldämpferkulissen nicht parallel zur Anströmung. So that the mean lines are not parallel to the incident flow at the inlet of the flow in the silencers.Demgegenüber weisen die Schaufelprofile von bekannten Schalldämpferkulissen in Umlenkecken von Windkanälen nur sehr moderate, vorzugsweise negative Eintrittswinkel im Bereich von 0–3° auf. In contrast, known silencers in turning vanes of wind tunnels have the blade profiles only very moderate, preferably negative entry angle in the range of 0-3 °.Durch den erfindungsgemäß höheren Eintrittswinkel ergeben sich in Verbindung mit den voranstehend erläuterten erfindungsgemäßen Merkmalen Schaufelprofile, welche sich durch eine hohe aerodynamische Last im Nasenbereich und eine am restlichen Schaufelprofil moderate aerodynamische Last auszeichnen. By the present invention higher entrance angles are obtained in conjunction with the above-explained inventive features blade profiles, which are distinguished by a high aerodynamic load in the nose area and a moderate at the remaining airfoil aerodynamic load.Der Druckanstieg zur Hinterkante verläuft vergleichsweise flach. The increase in pressure to the trailing edge extending comparatively flat.So wird der Einsatz von relativ dicken Profilen mit guten akustischen Dämpfungseigenschaften bei gleichzeitig strömungsmechanisch geringem Druckverlust ermöglicht. Thus, the use of relatively thick sections with good acoustic attenuation properties combined with a mechanical flow low pressure loss is possible.

[0017]

Weiter ist es bei dem neuen Windkanal bevorzugt, dass bei Durchtritt von Schall zwischen zwei benachbarten Schaufelprofilen unabhängig von einer Schallausbreitungsrichtung eine Mehrfachreflexion an den Schaufelprofilen erfolgt. Further, it is preferable in the new wind tunnel, that with the passage of sound between two adjacent blade profiles independently of a sound propagation direction, a multiple reflection at the blade profiles is carried out.Dieses Merkmal basiert auf der Hockeyschläger-Ähnlichkeit der Schaufelprofile und ist Grundlage für eine hohe akustische Effizienz der hieraus aufgebauten Schalldämpferkulissen. This feature is based on the hockey stick similarity of the blade profiles and is the basis for a high acoustic efficiency therefrom built silencers.Bei bekannten Schalldämpferkulissen in Umlenkecken von Windkanälen besteht die Gefahr, dass Schall bestimmter Schallausbreitungsrichtung mit nur einer oder wenigen Reflexionen passieren kann. In known silencers in turning vanes of wind tunnels is a risk that certain sound sound propagation direction can happen with only one or a few reflections.Da aber bei jeder Reflexion die einfallende Schallwelle gedämpft wird, ist eine große Zahl von Reflexionen unbedingt wünschenswert. But since the incident sound waves are attenuated at each reflection, a large number of reflections is necessarily desirable.

Der geringere Umlenkwinkel der ersten Umlenkecke wird vorzugsweise durch einen größeren Umlenkwinkel der ihr folgenden zweiten Umlenkecke kompensiert, so dass die erste und die zweite Umlenkecke hinter der Messstrecke zusammen einen Umlenkwinkel von 180° aufweisen. The reduced deflection angle of the first deflecting corner is preferably compensated for by a larger deflection of the following their second deflecting corner, so that the first and the second deflecting corner behind the measuring section together have a deflection angle of 180 °.Dies bedeutet insbesondere, dass für einen Umbau eines vorhandenen Windkanals gemäß den hier aufgezeigten Vorschriften nur die erste und die zweite Umlenkecke bezüglich ihres Umlenkwinkels geändert werden müssen. This means in particular that for a conversion of an existing wind tunnel in accordance with the provisions set forth herein only the first and second deflecting corner of its deflection angle to be changed with respect.Die dritte und die vierte Umlenkecke können weiterhin den im Stand der Technik üblichen Umlenkwinkel von 90° aufweisen. The third and the fourth deflecting corner can further comprise the usual in the prior art deflection angle of 90 °.

[0021]

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Advantageous further developments of the invention emerge from the patent claims, the description and the drawings.Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introductory description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively without the benefits need to be achieved by embodiments of the invention.Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Other features are the drawings - can be seen - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to one another and their relative arrangement and operative connection.Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different patent claims is likewise deviating from the selected back-references of the claims and is hereby suggested.Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. This also relates to features which are illustrated in separate drawings or are mentioned in their description.Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. These features may also be combined with features of different claims.Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. Likewise, features listed in the claims for other embodiments of the invention may be omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

[0022]

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. In the following the invention will be further explained with reference shown in the figures and described preferred embodiments.

2 2zeigt die Verwirklichung von zwei Merkmalen des neuen Windkanals an einer Schalldämpferkulisse in einer Umlenkecke des Windkanals. shows the realization of two features of the new wind tunnel at a sound-damping structure in a deflecting corner of the wind tunnel.

Aerodynamic component e.g. rotor blade, for use in wind turbine, has pair of surface units on high pressure side engaged between two surface units on low pressure side in main extension direction of trailing edge